[發明專利]一種對電池系統進行全生命周期內的穩態管理和控制方法

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• 申請號: 202210554508.0
• 申請日: 2022-05-19
• 公開（公告）號: CN115588786A
• 公開（公告）日: 2023-01-10
• 發明（設計）人: 蔡靜
• 申請（專利權）人: 西安合能電氣科技有限公司
• 主分類號: H01M10/42
• 分類號: H01M10/42;H01M10/48
• 代理公司: 成都智涌知識產權代理事務所(普通合伙) 51313
• 代理人: 李莉

本發明屬于電池管理技術領域，具體為一種對電池系統進行全生命周期內的穩態管理和控制方法，包括步驟1：建立電壓微分函數模型，完成電池有效壽命3000次的循環測試，得到3000組電壓的微分值dV1……dV3000，對改數集按照3000次順序進行分布排列，形成電壓微分函數曲線；步驟2：通過對電芯的多次循環，實現步驟1中的數據采集和數據分析；可獲得電芯的全身命周期(舉例：3000次壽命)下的VL值，根據電芯的自身衰減，VL值會逐步減??；其結構合理，確保系統中所有電芯在全生命周期的任意過程中，始終處于最佳的穩態的工作狀態，進而絕對的防止電芯的過充過放過溫等問題的發生，實現電芯壽民的延長，實現電池組的利用率最大化。

技術領域

本發明涉及電池管理技術領域，具體為一種對電池系統進行全生命周期內的穩態管理和控制方法。

背景技術

不一致的電芯串并在一起使用，會出現如下問題。

1)容量損失，電芯單體組成電池組，容量符合“木桶原理”，最差的那顆電芯的容量決定整個電池組的能力。

為了防止電池過充過放，電池管理系統的邏輯如此設置：放電時，當最低的單體電壓達到放電截止電壓時，整個電池組停止放電；充電時，當最高單體電壓觸及充電截止電壓時，停止充電。

拿兩只電池串聯舉例。一只電池容量1C，另外一只容量只有0.9C。串聯關系，兩只電池通過同樣大小的電流。

充電時，容量小的電池必然先充滿，達到充電截止條件，系統不再繼續充電。放電時，容量小的電池也必然先放光全部可用能量，系統即刻停止放電。

這樣，容量小的電芯始終在滿充滿放，容量大的電芯卻一直使用部分容量。整個電池組的容量總有一部分處于閑置狀態

2)壽命損失，類似的，電池組的壽命，由壽命最短的那顆電芯決定。很大可能性，壽命最短的電芯，就是那顆容量小的電芯。小容量電芯，每次都是滿充滿放，出力過猛，很大可能最先到達壽命的重點。一直電芯壽命終結，一組焊接在一起的電芯，也就跟著壽終正寢。

3)內阻增大，不同的內阻，流過相同的電流，內阻大的電芯發熱量相對比較多。電池溫度過高，造成劣化速度加快，內阻又會進一步升高。內阻和溫升，形成一對負反饋，使高內阻電芯加速劣化。

上面三個參數，并不完全獨立，老化程度深的電芯內阻比較大，容量衰減也更多。分開說明，只是想表述清楚它們各自的影響方向。

如何應對不一致性

電芯性能的不一致，都是在生產過程中形成，在使用過程中加深。同一個電池組內的電芯，弱者恒弱，且加速變弱。單體電芯之間參數的離散程度，隨著老化程度的加深而加大。

當前，工程師應對單體電芯不一致，主要從三個方面考慮。單體電池分選，成組后熱管理，出現少量不一致時電池管理系統提供均衡功能。

1)分選

不同批次的電芯，理論上不放在一起使用。即使相同批次的電芯，也需要經過篩選，把參數相對集中的電芯放在一個電池組里，同一個電池包里。

分選的目的，是把參數相近的電芯挑選出來。分選方法，被研究了很多年，主要分靜態分選和動態分選兩大類。

靜態分選，針對電芯的開路電壓，內阻，容量等特性參數進行篩選，選取目標參數，引入統計算法，設定篩選標準，最后將同一批次的電芯區分成若干組。

動態篩選，是針對電芯在充放電過程中表現出來的特性進行篩選，有的選擇恒流恒壓充電過程，有的選取脈沖沖擊充放電過程，有的對比自身的充電和放電曲線之間的關系。

動靜結合分選，用靜態篩選做初步分組，在此基礎上進行動態篩選，這樣劃分出來的組別更多，篩選準確性更高，但成本也會相應上升。